[發明專利]一種加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置

有效

• 申請號: 201710014871.2
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106735963B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 章云;賈默涵;董洋;張大興
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/067;B23K26/064
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 何銳

本發明公開了一種加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置，包括激光發生部分、光路部分、振鏡系統以及檢測部分。激光器、擴束鏡、反射鏡一依次固定在水平方向光路上，方位旋轉通光軸及反射鏡二固定于豎直方向光路，俯仰旋轉通光軸與方位旋轉通光軸連接置于光路中，振鏡系統位于俯仰旋轉通光軸后方，并與振鏡中驅動電機相連接，水平陳列架和豎直陳列架上分別固定有位置敏感芯片陣列，通過工控機對射入振鏡的激光光束指向進行控制。本發明所提供的裝置可以實現光束指向閉環控制實驗，且無需人為干預，可以實現激光光束的高速、高精度控制。

技術領域

本發明涉及激光光束精度控制系統，特別涉及一種加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置。

背景技術

激光加工是利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，靠光熱效應來加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小。與傳統加工技術相比，激光加工技術具有材料浪費少、在規模化生產中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優勢特點。

激光加工屬于無接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光可用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔加工等，也可以用于激光表面處理，包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。在歐洲，對高檔汽車車殼與底座、飛機機翼以及航天器機身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術。

然而，通過激光對大尺度構件進行加工時，在激光光束傳輸過程中，其指向精度收到傳輸光路各部件裝配與運動精度影響，往往難以達到高精度的需求，從而影響構件加工質量。因此，有必要針對現有的激光加工裝備穩定性差、精度低等局限性問題，提出一種滿足高速、高精度加工要求以及可自動進行補償的加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可滿足高速、高精度要求，并具備反饋功能的加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種加工光束空間傳輸指向精度檢測裝置，包括底板，還包括激光發生部分、光路部分、振鏡系統以及檢測部分；所述激光發生部分包括固定在底板上的用以產生激光的激光器；所述光路部分包括擴束鏡、反射鏡一、方位旋轉通光軸、力矩電機一、反射鏡二、俯仰旋轉通光軸、力矩電機二以及方位旋轉通光軸支架；其中擴束鏡固定于底板上，并位于激光器的激光光束輸出端一側，實現對激光光束直徑和發散角的改變；所述反射鏡一固定于底板上，并位于擴束鏡的右側，用以實現對擴束鏡輸出的激光光束的方向改變，使激光光束方向變為豎直向上；所述方位旋轉通光軸與反射鏡二通過方位旋轉通光軸支架固定于反射鏡一反射后的出光方向，俯仰旋轉通光軸與方位旋轉通光軸相連且垂直于方位旋轉通光軸，并位于經反射鏡二反射后的出光方向；所述方位旋轉通光軸與力矩電機一連接，力矩電機一驅動方位旋轉通光軸旋轉并實現光路改變；所述俯仰旋轉通光軸與力矩電機二連接，力矩電機二驅動俯仰旋轉通光軸旋轉并實現光路改變；所述檢測部分包括工控機、位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列二、位置敏感芯片陣列三、位置敏感芯片陳列架以及電子水平儀；所述位置敏感芯片陳列架由水平陳列架和垂直于水平陳列架的豎直陳列架組成；所述位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列三分別設于水平陳列架上，其中位置敏感芯片陣列一設于振鏡系統光路出口正下方，位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列三用于檢測方位旋轉通光軸旋轉后光束指向精度；位置敏感芯片陣列二設于豎直陳列架上，用于檢測方位旋轉通光軸與俯仰旋轉通光軸同時旋轉后的光束指向；位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列二以及位置敏感芯片陣列三分別與工控機相連接，以實現激光光束指向的控制；所述電子水平儀固定于振鏡系統的頂部，實現對振鏡系統傾角的測量。

上述激光器與擴束鏡軸線相重合并且軸線平行于底板所在平面。

上述反射鏡一、反射鏡二均與光路呈45度夾角。

上述激光器、擴束鏡均使用調整架作為其夾持裝置，所述調整架豎直設于底板上。